高邮市城南经济新区惠民型多能互补综合示范工程项目说明书.docx

高邮市城南经济新区惠民型多能互补综合示范工程项目说明书LOGO智慧能源技术研究院2016年7月 北京批准审核校核编写目 录第一章工程概况1一、工程背景1二、工程单位3三、工程描述4第二章能源供需分析7一、能源资源71、天然气供应72、太阳能资源8二、供用能现况111、冷热负荷112、用电负荷143、存在的问题14三、用能需求预测151、冷热负荷需求预测152、用电需求预测19第三章工程初步方案21一、多能互补性211、光伏装机规模212、燃机装机规模213、储能装机规模224、非化石能源利用比例26二、集成优化性271、能源梯级利用272、新能源消纳293、光储一体充电站的集成优化304、智慧绿色照明315、楼宇智能负荷终端32三、系统运行321、新区分布式能源系统结构322、新区分布式能源系统运行独立性评估343、新区分布式能源系统运行可靠性评估354、智能化运行水平37四、自主创新能力411、自主技术装备412、新技术应用433、新商业模式46五、工程方案481、电站接入方案482、分布式能源站工程503、农业惠民地面光伏发电工程554、屋顶分布式光伏发电工程635、输变电工程666、光储一体化公交车充电站工程697、智慧绿色照明工程748、楼宇智能负荷终端工程789、能源运行监测中心工程8310、通信信息工程86第四章投资估算及财务评价88一、投资估算881、编制依据882、财务分析883、项目投资概况884、基础数据89二、财务评价90三、财政补贴分析91第五章社会效益评价92一、环境经济效益92二、社会效益921、拉动地方投资922、推进城镇建设933、促扩大劳动就业94第六章项目示范作用96一、创新性成果961、新技术应用962、能源交易新模式98二、推广前景991、新技术推广前景992、能源交易新模式推广前景10020第一章 工程概况一、 工程背景本项目为高邮市城南经济新区惠民型多能互补综合示范工程，座落在江苏省高邮市城南经济新区。高邮市隶属于江苏省扬州市，总面积1963平方千米。城南经济新区是高邮市南部工业新城，是高邮市“三大园区”之一，享有省级开发区优惠政策。城南经济新区前身为高邮鸭业园区，后经整合原高邮镇部分行政村，于2008年改设为城南经济新区，2014年8月结合全市行政区划调整，将新区南片车逻镇纳入，实行“区镇合一”管理模式，该区以“高举品牌、谋划特色、崛起城南”为定位，总规划面积87平方千米，经过多年发展，形成了以绿色食品保健品、生态肥料饲料、五金机械装备、电子机电、服装纺织为基础，新材料新能源为导向的“五主两新”产业体系，2015年GDP24.4亿元，公共财政预算收入为1.7亿元，入驻规上企业57家。高邮市城南经济新区发展规划如图1-1所示。图1-1 高邮市城南经济新区发展规划图2016年3月，国家发展和改革委员会发布关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见。“互联网+”智慧能源是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。2016年7月，国家发展和改革委员会发布关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见。建设多能互补集成优化示范工程是构建“互联网+”智慧能源系统的重要任务之一，有利于提高能源供需协调能力，推动能源清洁生产和就近消纳，减少弃风、弃光、弃水限电，促进可再生能源消纳，是提高能源系统综合效率的重要抓手，对于建设清洁低碳、安全高效现代能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。按照关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见和关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见的要求，高邮市制定了在高邮市城南经济新区建设光伏惠民与多能互补集成优化能源工程，并拟将其作为国家级示范工程上报国家能源局。目前，项目已完成关于申报高邮市城南经济新区惠民型多能互补综合示范工程项目的请示申报的工作。二、 工程单位本示范工程主要投资方为扬州邮都园农业开发有限公司。扬州邮都园农业开发有限公司成立于2014年5月21日，注册资本金10000万元整。主营业务包括：农业科技，分布式能源系统的技术开发、服务，节能减排技术开发、服务，合同能源管理服务，光伏材料、节能减排产品、电力设备、光伏发电站、光伏充电站、燃气冷热电三联供机组、充电路灯、充电桩生产、销售，用电信息咨询服务，新能源开发，光伏电站建设。独立及合作建设有关业绩：金昌迪生金川区100MWp光伏发电工程、中投仙能科技（苏州）有限公司充电桩工程、深圳宝安区石岩镇金太阳示范项目、昆山花桥光伏发电项目。三、 工程描述本示范工程拟于2016年12月开工建设，2018年上半年全部建成投产，并规划建设二期工程，将供能范围扩张到整个高邮市，地面光伏电站发电规模达到100MWp，分布式能源站装机规模达到80MW。1、 工程建设规模及技术方案分布式能源站工程：建设规模为40MW级“2+2+1”型燃气-蒸汽联合循环供热机组，对外供应电力、工业蒸汽、空调冷水和生活热水，全厂平均热效率90.33%。农业惠民地面光伏发电工程：建设容量为50MWp地面光伏电站和7MWh铅酸蓄电池储能，光伏电站采用多晶硅组件，组件支架采用固定倾角方式。屋顶分布式光伏发电工程：建设容量为10MWp的屋顶光伏，采用多晶硅组件，组件支架采用固定倾角方式。光储一体化公交车充电站工程：建设22台120kW的快速充电桩和3000kWh铅酸蓄电池储能，公交车雨棚规划容量为100kWp的光伏发电。智慧绿色照明工程：将8条街道共843盏250W钠灯更换为120W的LED光源灯具，同时配置供电光伏板及附加多功能应用。楼宇智能负荷终端工程：在康宝大厦、泰达大厦、吉信大厦、天成大厦、华坤大厦、润扬大厦、智慧大厦、城南新区政府办公楼建设楼宇能效管理系统。城南新区能源运行监测中心工程：对整个新区中各分布式电源、负荷、电力电子装置等系统运行状态进行监测，结合预测结果与发输配用电运行监测现状，实现多种能源优化配置、协同互补、提升能源利用效率，同时满足经济、减排及节能要求，是高邮新区实现多能互补的核心。勤王变电站扩建工程：扩建3回110kV出线，其中2回至分布式能源站，1回至光伏电站。送电线路工程：新建勤王变分布式能源站2回110kV线路，线路长度28km；新建勤王变光伏电站1回110kV线路，线路长度10km。通信信息工程：建设分布式能源站-调控中心-光伏电站2条SDH 622M（1+0）光缆通信电路。2、 工程投资估算本工程估算静态投资10.548亿元，动态投资10.98亿元，项目投资所得税后内部收益率为6.75%（税后）。第二章 能源供需分析一、 能源资源1、 天然气供应“西气东输”高邮分输站于2014年1月建成，日供气量约为1.2万立方米，供气压力0.3MPa，其气量和压力无法满足天然气分布式能源站需求。本工程将采用“西气东输”冀宁管道气源，西气东输的冀宁管道干线配套的江都如东管道联络线，西起冀宁管道苏北江都分输清管站，向东经泰州、泰兴、如皋、南通至如东分输清管站，在此与江苏LNG接收站外输管道工程LNG接收站相连，该工程现已基本完成建设。本期工程将获得天然气年供量0.2亿Nm3。“西气东输”典型的天然气气质资料和指标分别见表1-1和1-2。表1-1天然气组分成分摩尔数值%成分摩尔数值%CH497.6C6+0.05C2H60.62CO20.65C3H80.41N20.45C4H100.21H2S0.36 mg/m3C5H120.01表1-2西气东输天然气典型指标名称单位数值相对密度/0.576低位发热量（状态：0.1013MPa、20）kJ/m3kCal/m3332527942天然气低位热值（LHV）kJ/kg48686.3高位发热量（状态：0.1013MPa、20）kJ/m3kCal/m3369098815高位热值/低位热值/1.11密度（状态：0.1013MPa、20）kg/ m30.692华白指数11759水露点-10烃露点-402、 太阳能资源江苏省太阳总辐射在宏观空间分布上体现了云量、大气透明度等天空因素的影响，局部纹理特征又体现了坡度、坡向和周围地形相互遮蔽等地面因素对总辐射的影响。全省气候平均年太阳总辐射量为29785657MJm2，平均为4749MJm2。呈现由西南向东北递增的特点，连云港市最高，为5063MJm2，无锡市最低，为4514MJm2。根据全国年太阳总辐射量空间分布，将全国划分为4个等级区，江苏省位于C区，属于资源丰富带。详细见图1-1所示。图1-1 江苏省水平面总辐射及年日照时长分布图高邮市属亚热带温润气候区，常年主导风为东南风，平均风速3.6米/秒；年平均气温15；年平均降雨1030毫米，年平均气压1016毫巴，年平均相对湿度67%，无霜期为217天。具有气候温和、雨量充沛、四季分明、日光充足、无霜期长等特点。城南经济新区紧邻南侧为车逻镇，应用PVsyst软件获取Meteonorm数据，取坐标北纬3241、东经11930，海拔2m。各月以及年太阳能总辐射量见表1-3，月总辐射变化见图1-2。表1-3 光伏电站站址各月以及年太阳能总辐射量月份月总辐射量（MJ/m2）月散射量（MJ/m2）平均温度()平均风速（m/s）1253.0149.21.61.542293.9178.64.21.773372.3250.98.92.084457.1297.615.52.045543.3345.220.61.926496.9335.224.91.777541.1341.527.91.758509.4310.326.91.669424.3249.822.91.5910358.6214.217.01.2911266.9162.610.71.3712247.6151.54.21.55总计/平均4764.32986.615.41.7图1-2 月总辐射变化图项目场址太阳辐射月度时间分布以1月、12月为低值，且以12月为最低( 238 MJ /m2 ) 。58月太阳高度角较高，全省总辐射量普遍较高，地形因子的影响作用减弱，气候因子占主导地位，其中6月受江淮梅雨的影响，总辐射量较5月、7月和8月略偏低，日照时数下降。项目场址处水平面上的年太阳总辐射为1323.4kWh/m2，即4764.3MJ/m2，根据太阳能资源等级 总辐射（GB/T31155-2014），属于资源很丰富C级别，见表1-4。表1-4 太阳总辐射年辐照量等级等级名称分级阈值分级阈值等级符号最丰富G1750G6300A很丰富1400G17505040G6300B丰富1050G14003780G5040C一般G1050G3780D注：G表示总辐射年辐照量，采用多年平均值（一般取30年平均）。项目场址处稳定度为0.45，属于稳定（B）级别。稳定度划分为4个等级：很稳定（A）、稳定（B）、一般（C）、欠稳定（D）。划分标准见表1-5。表1-5 太阳总辐射年辐照量等级等级名称分级阈值等级符号很稳定Rw0.47A稳定0.36Rw0.47B一般0.28Rw0.47C欠稳定Rw0.28D注：Rw表示稳定度，计算Rw时，首先计算总辐射各月平均日照辐照量的多年平均值（一般取30年平均），然后取最小值与最大值之比。项目场址地太阳能资源丰富、稳定，地形平坦、可利用土地面积大，适宜地面光伏电站的建设。工业园区内厂房集中，屋顶支撑强度好，适宜屋顶分布式光伏电站的建设。据估算高邮市地面光伏电站建设潜力为百万千瓦级，屋顶分布式光伏建设潜力为十万千瓦级，根据已有规划及当地负荷增长情况，本工程建设容量为50MWp的农业惠民地面光伏电站项目及容量为10MWp的屋顶分布式光伏电站项目。二、 供用能现况1、 冷热负荷当前，区内热负荷以工业热负荷和生活热水热负荷为主；区内冷负荷以企业办公用冷和生活用冷为主，居民生活用冷为辅。制冷方式主要为电制式中央空调，居民用冷主要为壁挂分离式电制冷。工业热负荷热源以企业自备燃气锅炉房为主，企业余热利用为辅。至2016年6月，区内现有主要用热企业最大工业用气量总计为42T/h，供热热源主要为10T/h以下分散燃烧天然气的低压蒸汽供热锅炉。主要的工业热负荷现状如表2-1所示。表2-1主要工业热负荷现状序号企业名称现有锅炉容量、台数用汽参数1扬州珠光器材有限公司1 t/h x 10.8 MPa200 2高邮市上广鸭肉加工厂4 t/h x 10.8 MPa200 3江苏益园家具有限公司1 t/h x 10.8 MPa200 4江苏江府酒业有限公司3 t/h x 10.8 MPa200 5高邮市广义健身器材厂1 t/h x 10.8 MPa200 6扬州市创旭服饰有限公司2 t/h x 20.8 MPa200 7高邮市伊隆新型建材厂2 t/h x 20.8 MPa200 8扬州市万仕德工艺有限公司5 t/h x 10.8 MPa200 9高邮市生物质能源有限公司7 t/h x 10.8 MPa200 10扬州园安纸业有限公司6 t/h x 20.8 MPa200 制冷负荷总计为23.99MW（冷负荷同时系数0.95），主要采用集中式电制冷系统。主要的空调冷负荷现状如表2-2所示。表2-2主要空调冷负荷现状序号企业名称空调面积(m2)制冷指标(W/m2)同时系数空调冷负荷(KW)1扬州珠光器材有限公司15091700.951056.372高邮市上广鸭肉加工厂13981700.95978.673江苏益园家具有限公司13950700.95976.54江苏江府酒业有限公司17017700.951191.195高邮市广义健身器材厂13419700.95939.336扬州市创旭服饰有限公司28200700.9519747高邮市伊隆新型建材厂18804700.951316.288扬州市万仕德工艺有限公司75453700.955281.719高邮市生物质能源有限公司73282700.955129.7410扬州园安纸业有限公司73510700.955145.7生活热水热负荷主要为家用电或燃气热水器。园区内生活热水负荷主要是企业洗浴用水及厨房用热。主要的生活热水负荷现状如表2-3所示。表2-3主要生活热水冷负荷现状物业类型用热人数供热类型最高日用热水指标(L/人.天)使用时间(h)小时变化系数热水温度（）冷水温度（）热水密度（kg/L)小时平均耗热量（MW)企业生活用热30000定时供热100122.560100.983216.052、 用电负荷2015年高邮城区最大负荷为248MW，“十二五”期年均增长为9.2%，用电增速较快，主要原因在于城区工、商业高速发展。其中，车逻镇2015年最大负荷12MW，“十二五”期间年均增长3.3%，呈平缓发展态势，符合该地区以农业和居民用电为主的特点。城南经济新区最大负荷达到26MW，“十二五”期间年均增长3.3%。3、 存在的问题1) 能源使用不匹配：由于蒸汽热负荷基本为工业热负荷，为满足企业工艺生产需要，但是企业热负荷基本为低温低压的低品位热负荷。目前所有工业热负荷的供应，都是依靠高品位的能源天然气直接燃烧一次性获得，高品位能源生产低品位热源，能源转换不匹配。2) 能源使用效率低：目前所有工业用热为企业自备燃气锅炉和燃油锅炉，以满足企业自身的生产热负荷需求，没有集中供热系统。企业自备天然气蒸汽锅炉容量小，锅炉效率不高。3) 缺乏统一规划，工业企业自行设置热源锅炉房，污染物排放点分散，环境监测及管理难度大，能源不能集中高效利用，供热管理水平较低，供热能耗偏高。4) 空调冷负荷及生活热水负荷缺口大：随着居民生活水平提高，这部分需求越来越大，需要及早规划城市供热系统。三、 用能需求预测高邮市城南经济新区位于高邮市区南部，属扬州市域环路产业板块规划发展区域，是省重点培育的中小企业创业基地、海峡两岸产业经济合作区。为进一步拓展城市空间，加快产业集聚，优化资源配置，促进全市“三大园区”均衡发展，高邮市委、市政府于2014年顺利完成城南经济新区与车逻镇融合，实施“区镇合一、以区带镇”的管理体制，为强力推促新区提速转型发展、特色发展、融合发展，增强了新动力、再塑了新优势。高邮市城南经济新区目前有五大主导产业，包括医药健康、绿色食品、运动健身器材、五金机械电器和新材料新能源。功能定位以及发展目标为：以绿色食品加工、现代制造和都市产业为特色，以现代物流商贸业为导引，兼有综合服务产业的高邮中心城市南部综合性产业新区。1、 冷热负荷需求预测随着区内企业的发展，热（冷）负荷将不断增加，预计2020年工业企业最大工业用汽量将达到50T/h，制冷负荷将达到35MW。主要新增的工业蒸汽和制冷负荷现状如表3-1所示。表3-1主要新增的工业蒸汽和制冷负荷行业占地()空调面积()空调冷负荷(KW)近期规划新增工业热负荷（t/h）医药健康11977190151331.050.35931医药健康32279163811146.670.56837医药健康2716613950976.50.51498绿色食品4253714044983.080.37611绿色食品37580143911007.370.3274绿色食品6119912165851.551.33597健身器材41873186481305.360.45619健身器材44836165331157.310.34508五金机械37207158281107.960.6621五金机械30004163301143.10.88012新能源新材料62616190151331.051.07848新能源新材料70017163811146.671.10051工业企业预计到2020年将达到400余家，每家企业平均按100人，共40000人，生活热水用量取100L/人天，用热参数冷水为6，热水60。到2020年，预计生活热水负荷将达到21.4MW。2020 年生活热水负荷如表3-2所示。表3-2 2020 年生活热水负荷物业类型用热人数供热类型最高日用热水指标(L/人.天)使用时间(h)小时变化系数热水温度（）冷水温度（）热水密度（kg/L)小时平均耗热量（MW)企业生活用热40000定时供热100122.560100.983221.4通过考察园区内各企业锅炉运行情况，了解锅炉供汽参数、企业用热工艺特征，绝大部分企业为按订单生产方式，旺季期间24小时连续生产，且对用热参数的要求较低，压力基本在0.8Mpa，温度为200左右。医药健康行业对空调系统达到的温度、湿度、洁净度要求取决于三个因素：药品生产工艺要求、人体舒适感和室外环境条件，即不仅要保证药品的生产质量，同时使操作工人感到舒适。空气调节应该有效地控制洁净室内的温度、湿度、气流速度以及空气洁净度，而且应能迅速排除药物、消毒剂等散发的刺激性气味或臭味等；并应在提高室内空气品质的同时，保护好室外小环境，防止细菌扩散，减少交叉污染。除医药健康行业外，其他行业使用空调系统，主要是为了满足生产过程中所要求的温度、湿度、室内正压和噪声标准，以及室内空气的洁净度要求。工业企业生活热水日负荷有很大的不确定性，高邮市一般规律是白天用水量较少，晚上用水量较多，冬季比夏季用水量多。根据调查的几个工业企业的生活热水用量，其典型日逐时生活热水负荷特点如图3-1所示。图3-1典型日逐时热水负荷曲线图由于调查的局限性，日逐时热水负荷会有出入，上图还是反映了生活热水用量的变化趋势。从图中可以看出，7:009:00和12：0014：00区间，是热水用量次峰值，全天峰值在21：0024：00。与冷负荷在中午时段重叠，其它时段基本是错开的。2、 用电需求预测根据相关“十三五”配网发展规划，预计高邮市城区用电负荷在未来一段时间仍将高速发展，预计负荷增长率可达10.38%，而城南经济新区作为高邮市的重点发展区域，负荷增速将进一步提高。截止至2015年末，高邮市城南经济新区最大负荷达到26MW。根据区域内相关用电企业在建与规划情况，目前已开工的项目覆盖了纺织与制造业（康乐机械、鑫东方休闲用品、骏然机电科技、亿泰纺织、汇强园林工具等）、高分子与生物（康峰高分子、中欣高分子、南开生物等）、建材（润扬建筑总部、高强建筑总部、建筑业总部大厦、华坤建筑总部、绿环建材等）、汽车（汽车城、富民汽配等）等多种行业，预计到“十三五”末期，高邮市城南经济新区用电负荷将有较大跨度的发展，最大用电负荷将达到约60MW，“十三五”期间年均增长率实现18.20%。高邮市经济以第二产业和第三产业为主，大型重工业相对较少，受经济结构与用电特性影响，高邮市负荷年利用小时数一直保持在较低水平。根据统计，2015年高邮配网10kV系统网供最高负荷453.5MW，供电量20.458亿千瓦时，折算年负荷最大利用小时数约4511小时。考虑到城南经济新区未来将进驻大量纺织与建材企业，第二产业用电比重将高于全市平均水平，预计负荷的最大年利用小时数将达到4800小时左右，2020年用电量达到2.88亿千瓦时。根据江苏省用电负荷特性，结合地区内产业结构与用电情况，提出2020年高邮市城南经济新区日负荷曲线，见图3-2所示。图3-2 2020年高邮市城南经济新区日负荷特性曲线预测第三章 工程初步方案一、 多能互补性1、 光伏装机规模目前高邮市城南经济新区没有电源接入，所需电力全部来源于上级电网。高邮市太阳能资源丰富、稳定，光伏电站的建设可为当地提供稳定、清洁的电力。且高邮市地面可利用面积大，工业园区厂房屋顶建设分布式光伏条件好。初步计划在“十三五”期间新增60MW光伏发电机组，其中50MW位于车逻镇，以农业光伏大棚形式集中建设；另外10MW规划利用工厂厂房或居民建筑楼顶分布式建设，所发电力就地并网消纳。2、 燃机装机规模根据预测分析，能源站设计供热能力拟以满足近期全部工业最大用汽50t/h，空调制冷负荷的平均负荷35MW，生活热水日平均负荷21.4MW，实际运行根据机组特性和各类负荷变化统一调整。能源站设计供热能力见表1-1。表1-1能源站设计供热能力序号用热类型设计供热能力备注1工业用汽(t/h)50全年2制冷负荷(MW)35空调季410月3生活热水负荷(MW)21.4全年高邮市城南经济新区在“十三五”期间存在一定的工业用蒸汽需求，同时本地居民与商家还存在较大的供热与供冷需要。为了在满足区域冷热需求的同时，尽可能使得新区的能源配置达到多能互补的目的，减少与电网的电力电量的交换，计划在本地新建一座区域分布式能源站，装设2台燃机与1台抽凝机组，总装机容量40MW。在这一装机容量下，分布式能源站的最大工业蒸汽供给量可以达到60t/h，不仅可以满足远期的企业生产用汽需求，而且还可以提供额外的蒸汽通过吸收式制冷的方式，为经济新区提供充足的空调冷水。3、 储能装机规模综上所述，到2020年高邮市城南经济新区电源由燃气机组与光伏电站组成，且光伏电站装机比重接近60%，占据重要地位。而光伏电站发电能力与日照情况直接相关，受气候性因素影响巨大，出力存在较大的间歇性与波动性，需要其他类型电源配合调峰，以平滑出力曲线，保证电网的稳定运行。燃气机组具有效率高、启动迅速、响应速度快等特点，是电网的优质调峰电源，城南经济新区燃气机组装机容量约为光伏装机容量的三分之二，从技术角度来讲能够较好的完成区内电网调峰任务。但本地燃气机组除满足供电需求外，还承担了地区的供气以及供热供暖任务，频繁压低出力必将对工业生产以及民生造成一定的负面影响。此外，燃气机组将出力压低至额定容量以下后工作效率将出现明显下降，体现为单位电量耗气的增长；并且频繁的启停也会对机组内部设备寿命造成负面影响，导致故障率的提高、检修周期缩短和维护成本的上升。为提高燃气机组运行经济性，减少机组出力调节时对本地工业生产以及供热供冷的影响，可以考虑在网内适量装设储能装置，在一定范围内平滑负荷以及光伏电站出力曲线，减少燃机机组调峰次数和调峰深度。但由于储能设备造价高昂，装设容量不宜过大，从经济角度来讲应优先满足电网的削峰填谷需要，同时充分利用电网的峰谷电价差以产生经济效益，以下将通过对高邮市城南经济新区大小负荷方式下的电力平衡结果来确定储能装置容量。结合高邮市城南经济新区电力需求增长情况，电源装机建设方案以及各类型机组出力特性，对区域进行电力平衡分析，原则如下：1）设计水平年采用2020年。2）平衡时参照图2-2中的日负荷特性曲线，取大负荷、腰负荷以及小负荷3个典型方式进行平衡。3）高邮市太阳能属于类资源区，光照强度相对较低，年利用小时数预计仅为1000小时左右，平衡时按照日最高出力率50%（午间），大负荷时出力率30%（上午）考虑。4）分布式能源站考虑经济性最大调峰能力按照50%考虑。5）分布式能源站厂用电率按照2%计算。6）网损率按照4%计算。高邮市城南经济新区2020年各方式下电力平衡结果见表1-2。由平衡结果可知，按照已有的装机配置方案，在上午10点地区负荷达到最高时即使分布式能源站机组满发出力仍缺电4.8MW，需要新增少量电源或从主网受入电力；腰负荷期间光伏电站出力达到最大，分布式能源站机组调峰运行，电网能够维持自我供需平衡；小负荷出现在夜间，光伏电站出力为零，分布式能源站机组适度调峰（70%），电网盈余电力达到4.7MW。通过上述分析可知，到2020年高邮市城南经济新区能够维持基本的电力供需平衡，峰谷之间电力盈亏保持在5MW左右。因此建议在地区电网新增5MW储能装置，在负荷低谷期储存燃气机组所发电力，高峰期释放出去，有效平滑负荷曲线；此外，通过合理调节储能装置的运行状态还能有效减少白天光伏电站出力波动对电网造成的影响，减少燃气机组动作频率，实现多能互补，节能减排的目标。表1-2 2020年高邮市城南经济新区电力平衡结果（单位：MW）序号项目大负荷（10点）腰负荷（14点）小负荷（3点）一用电负荷60.048.021.6二装机容量100.0100.0100.02.1燃气40.040.040.02.2光伏60.060.060.0三最大出力55.247.626.33.1燃气37.618.826.33.2光伏17.628.80.0四电力平衡结果-4.8-0.44.7对2020年加入储能电站后的高邮市城南经济新区电网进行电力平衡分析，计算燃气机组调峰深度，结果见表1-3。计算中储能装置按照大负荷发电，小负荷储能，腰负荷不动作考虑，燃气机组调节自身出力，保证区域电网的自我供需平衡。表1-3加入储能装置高邮市城南经济新区电力平衡结果（单位：MW）序号项目大负荷（10点）腰负荷（14点）小负荷（3点）一用电负荷60.048.021.6二装机容量105.0105.0105.02.1燃气40.040.040.02.2光伏60.060.060.02.3储能5.05.05.0三最大出力22.428.8-5.03.1光伏17.628.80.03.2储能4.80.0-5.0四燃气机组出力40.020.428.3五燃气机组调峰深度0.0%49.0%29.3%从电力平衡结果可以看出，储能装置按照上述方式运行后，通过合理控制燃气机组出力水平，高邮市城南新区能够保持自身电力的供需平衡。燃气机组最高调峰深度达到49%，出现在腰负荷光伏高出力时段。因此，在高邮市城南经济新区电网装设5MW的储能装置是合理的。4、 非化石能源利用比例对高邮市城南经济新区进行电量平衡分析以计算燃气机组年利用小时数，计算结果见表1-4，其中光伏发电机组年利用小时数按照1017小时考虑；储能装置按照每日最大功率充放电各4小时考虑。由计算结果可见，尽管地区光照条件一般，但由于高邮市城南经济新区光伏装机容量较大，且区内配有较为充裕的调峰电源，光伏电站投运后年发电量预计将达到0.6亿千瓦时，占总发电量的20.1%。燃气机组仍承担了当地负荷的主要供电任务，若不考虑从外部主网受入电力，预计机组利用小时数将达到6125小时。表1-4高邮市城南经济新区电量平衡项目数字用电量（亿千瓦时）2.88网损电量（亿千瓦时）0.12装机容量（MW）105.0燃气（MW）40.0光伏（MW）60.0储能（MW）5.0发电量（亿千瓦时）0.59光伏（亿千瓦时）0.61储能（亿千瓦时）-0.02燃气机组需发电量（亿千瓦时）2.45燃气机组利用小时数（小时）6125光伏发电量占比（%）20.1%二、 集成优化性1、 能源梯级利用相对于传统集中式供电方式而言，分布式能源系统将发电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立将一次能源同时转换成电力、热水、蒸汽、冷水等。城南经济新区将分布式能源系统作为能源中心，实施冷、热、电三联供，再生水利用的大型循环经济示范区，城南经济新区分布式能源循环经济示意图如图2-1所示。图2-1分布式能源循环经济体系构想城南经济新区分布式能源站本期建设规模为40MW级“2+2+1”型燃气-蒸汽联合循环供热机组，除供应工业蒸汽，对外主要供给制冷负荷和生活热水负荷。本工程中，天然气首先进入轻型燃气轮机做功并输出电能。燃气轮机排放的尾气，经过余热锅炉后，可以产生高压蒸汽和低压蒸汽。产生的蒸汽主要利用方式有三种，即：进入抽凝机做功，做功后的低压蒸汽抽出供应工业蒸汽负荷；直接减温减压供应工业蒸汽负荷；通过溴化锂吸收式制冷机组，供应冷水负荷。余热锅炉尾部烟气，可以用于加热生活热水，提供部分生活热水负荷。由于制冷负荷和生活热水负荷的特点是具有季节性，同时在一天之内的某一时间段里具有需求量特别大的特点，可以通过抽取部分蒸汽的方式，保证供给。为节约用水，减少水的外排，补给水处理系统用水采用污水处理厂深度处理后的再生水，根据锅炉给水质量要求、水源水质、投资及制水成本等因素考虑，按照如下步骤进行处理：污水处理厂深度处理后的再生水浸没式超滤装置反渗透装置一级反渗透装置二级反渗透装置EDI。能源站可以同时对外界供应电力、工业蒸汽和生活热水。并且通过蒸汽型溴化锂制冷机组，提供园区内所需的空调用冷负荷。从而实现能源的综合利用。能源站产生的污水通过管道输送至污水厂处理，从而达到减少污水排放和水资源综合利用的目的。根据中、远期热负荷、电负荷需求，能源站本期建设规模为40MW级“2+2+1”型燃气-蒸汽联合循环供热机组。主要对外供应电力、工业蒸汽、空调冷水和生活热水，具有优越的节约能源，改善环境，提高供热质量，增加电力供应等综合能力，因此社会效益、经济效益都十分明显。主要技术指标如表2-1所示。根据国家发展改革委、财政部、住房城乡建设部、国家能源局印发的关于发展天然气分布式能源的指导意见第一条的规定，天然气分布式能源综合能源利用效率应在70%以上，本工程热经济指标完全符合，且大于国家规定要求。经计算，本工程分布式能源站的综合能源利用效率为90.33%，可以实现城南经济新区的电、蒸汽、制冷和生活热水四种负荷的同时供给。表2-1 主要技术指标项目单位数值装机容量MW40年发电量kWh/a2.45 x 108全年供热量GJ/a114.513万年平均发电天然气耗量Nm3/kWh0.108年平均供热天然气耗量Nm3/GJ35.71年天然气耗量Nm30.67 x 108发电设备年利用小时数h6125年平均热电比%129.8年平均全厂热效率%90.332、 新能源消纳根据高邮市城南经济新区的装机规划情况，预计到2020年地区将装设有60MW光伏发电机组、40MW燃气机组和5MW储能装置。其中仅光伏发电机组受日照与气候因素影响出力无法控制，燃气机组和储能装置均能够实现在自身能力范围内出力的自由调节，调峰性能优异。根据高邮市城南经济新区用电需求预测结果，预计到2020年地区最大负荷60MW，与光伏发电装机容量相同。每日最大负荷出现在白天，在8点16点期间负荷率一直保持在0.6以上，而结合当地光资源情况，光伏发电机组出力率难达到60%以上，出力一直低于同时段负荷水平，若考虑燃气机组全额为光伏调峰，则光伏机组所发电量可以在本地电网全额消纳。根据高邮市城南经济新区电量平衡分析结果，即使令燃气机组全额为光伏调峰，其年利用小时数依然可以达到6100小时以上，运行经济性良好。因此，高邮市城南经济新区具备全额消纳本地光伏的能力，并且能够保证其他类型机组运行的经济性，在未来的运行中可按照不弃光考虑。3、 光储一体充电站的集成优化建设光伏发电和蓄电池储能一体化的公交车充电站。在白天高峰电价期间，利用储能和雨棚光伏向电动公交车补充电量。1) 光伏发电，充电车位防雨棚面积约1000m2，为充分发挥光资源优势，本工程拟在雨棚上布置100kWp的光伏发电设备，全部电力自发自用。多年平均等效利用小时数1017h，系统寿命按25年计，25年平均年发电量10.25万kWh，25年总发电量256.43万kWh。2) 储能的配置一方面为满足白天光照强度较大时多余光伏电量的存储，另一方面为满足公交车充电站充电需求。在白天光照强度较高时存储多发的光伏电量，并在夜晚低电价低谷期间存储电量，白天高峰电价期间，向电动公交车补充电量。本工程拟采用1000块12V，250AH的铅酸蓄电池，分为20组，一组50块。电池总容量3000kWh。4、 智慧绿色照明1) 光伏供电，配置太阳能光伏板及蓄电池用于对路灯及相应附属设施的供电。采集1天太阳能所储存电量能满足路灯15天左右的照明的供电要求，能较好的应对多日阴雨天气，实现完全利用清洁能源要求。2) 多种功能集成，集成公用wifi、寻路辅助功能、城市安防报警、环境监测传感器、车流监测系统功能、公共信息推送。3) 对高邮市城南开发区8条街道共843盏250W钠灯进行智能化改造，采用光伏供电，可100%节省传统能源消耗。夏季一般路灯开启8个小时，冬季12个小时，按平均每天开始10个小时计算，843盏灯用电功率为210.75kW，年耗电量为769237.5kWh，相当于每年节约耗电量约77万kWh。5、 楼宇智能负荷终端楼宇能效管理系统采用分层分布式系统体系结构，通过在中心每层设置智能采集终端和机房的动力环境监测系统，对建筑的电力、燃气、水等各分类能耗基础数据进行采集，通过后台系统对能耗数据进行处理，计算楼宇内的各类能耗信息、机房PUE等。并根据能耗信息分析建筑能耗状况，调整楼宇各耗能系统的使用控制策略，实现建筑节能应用等。三、 系统运行1、 新区分布式能源系统结构多能互补分布式能源的多样化、供电能力的不同以及负荷结构的多样化导致其内部各层次元素的不同和层次间联结关系的差异。高邮新区多能互分布式能源站中从燃料输入到能量终端用户主要有电能流、热能流以及天然气流等能量流，高邮新区具体的多能互补分布式能源系统供能关系如图3-1所示。高邮新区的能源的外部输入主要是天然气燃料和外部电网的电能供应。天然气主要用来为燃汽轮机组提供燃料，燃气轮机除了生产高品质电能外，还可以通过热能蒸汽来满足新区内的热负荷需求和工业蒸汽的需求，并且可以提供一部分热能蒸汽给蒸汽式可吸收制冷机以及气体吸收制冷机制冷用，以便用来满足一部分的冷能需求，另一部分冷能需求则由电能转换来满足。光伏电池、燃气轮机除了满足新区内的电负荷外，还可以向储能装置充电。能源的外部输入燃气轮机组分布式光伏电能热能蒸汽蒸汽需求热能需求冷能需求电能需求分布式储能智能生产调度智能生产调度图3-1高邮新区多能互补分布式能源系统供能关系图根据高邮市城南经济新区分布式能源规划，在新区分布式能源站配置40MW燃气轮机组，能源站出2回110kV线路接入220kV勤王变，光伏电站60MW，并配置5MW储能装置，出1回110kV线路接入220kV勤王变。高邮市城南经济新区电力负荷现26MW，到2020年预计达到60MW，电力负荷出线主要集中在220kV勤王变和110kV迎宾变的10kV侧。高邮新区热力负荷峰值现在是42t/h，基本热力负荷为30t/h，预计到2020年达到热力负荷峰值可达到50t/h。新区分布式能源系统结构如图3-2所示。图3-2 高邮市城南经济新区分布式能源系统结构图2、 新区分布式能源系统运行独立性评估燃汽轮机组可完全满足新区的热能供应，冷能负荷则分别由燃汽轮机组供应和电能转换来满足。新区内，冷、热完全可做到能源独立。根据电力平衡分析结果，高邮市城南经济新区在典型方式下能够实现自我电力平衡，不需要同外界进行电力交换。然而地区出力不稳定的光伏装机总量达到60MW，在阴天停发或出力较低时地区仅能依靠40MW燃机供电，供电能力可能存在不足，届时需要从外网受入电力满足负荷供电需求，在燃机检修期间上述问题将更加严峻。根据电量平衡分析结果，为满足高邮市城南经济新区用电量需求，2020年光伏机组年利用小时数需要达到1017小时，燃气机组利用小时数需要达到6125小时，均处于合理范围内，发电机组运行经济合理。综上所述，高邮市城南经济新区在典型方式下能够实现自我电力平衡，发电机组运行经济合理，具备一定的独立运行能力，仅在特殊方式下可能同外界进行少量电力交换。3、 新区分布式能源系统运行可靠性评估根据工程接入方案，2020年高邮市城南经济新区分布式能源站以及农业光伏大棚分别以110kV线路接入勤王变，线路两端设有断路器，线路配置纵联差动保护。由图3-2可知，110kV迎宾变及220kV勤王变通过10kV出线为地区用户供电，故以220kV勤王变10kV母线及110kV迎宾变电站10kV母线作为负荷节点，研究区域分布式能源站以及农业光伏大棚对系统可靠性的影响。选取供电可靠率作为可靠性评估指标，供电可靠率计算公式如式（1）所示。 （1）其中，用户平均停电时间为描述负荷点可靠性的主要指标，可由式（2）计算。（2）以区域分布式能源站为例，研究区域分布式能源站或农业光伏大棚送出线路故障造成的用户停电持续时间。当区域分布式能源站110kV送出线路发生故障时，保护装置控制断路器瞬时动作隔离故障，原区域分布式能源站供应的负荷将由农业光伏大棚及系统侧供电，由于地区总负荷约为26MW，远小于110kV迎宾变及220kV勤王变的额定容量，且考虑勤王变220kV出线裕量充足，故负荷转移过程不会造成主变及系统侧220kV线路过载，因此区域分布式能源站110kV送出线路故障不会造成用户停电，即式（2）中每次用户停电持续时间为0。同理，农业光伏大棚送出线路故障不会造成用户停电，每次用户停电持续时间为0。综上所述，高邮市城南经济新区区域分布式能源站以及农业光伏大棚接入后，对地区的系统可靠性不会产生影响，地区发生单一线路故障时，结合所配置的保护策略及断路器功能，地区用户平均停电时间为0，供电可靠率为100%。本工程工业蒸汽参数要求为0.8MPa，需求量随工业生产量变化而变化，对这部分负荷考虑采用抽凝机供给以提高整体热效率。当蒸汽负荷较小时，余热锅炉产生的高压蒸汽优先进入抽凝机做功产生电能，将做功后的低温低压蒸汽抽出用于供给工业蒸汽；当蒸汽负荷增大时，可以调整抽凝机抽出的蒸汽量，满足工业生产需求；当抽出的蒸汽量占抽凝机进汽量的比例超过75%时，抽凝机无法满足工业负荷需求，可以将余热锅炉产生的蒸汽经过减